Tròn 200 năm ngày cân được nguyên tử

Dalton là người đầu tiên vẽ các nguyên tố hoá học.

Ngày này cách đây hai thế kỷ, nhà nghiên cứu người Anh John Dalton đã mở ra trang sử mới cho lĩnh vực hóa học, khi biến nó trở thành ngành khoa học chính xác. Ông công bố Bảng cân nặng của các nguyên tử tại Hiệp hội Văn học và Triết học Manchester. 

Dalton (1766-1844) được thừa nhận rộng rãi như là cha đẻ của ý tưởng cho rằng, tất cả vật chất được cấu thành từ những hạt nhỏ bé không nhìn thấy được, hay các nguyên tử. Mặc dù khái niệm về những hạt tí hon này đã được đề cập tới từ 2.500 năm trước ở Hy Lạp cổ đại, công trình của Dalton mới thực sự biến chúng trở thành phần không thể thiếu của lý thuyết hóa học. Ngày nay các nhà hóa học có thể nhìn thấy và thao tác trên các nguyên tử đơn lẻ. Song ở thời kỳ của Dalton, điều đó được xem như những suy nghĩ điên rồ và ngu xuẩn.

Thực tế, vì các nguyên tử không thể được quan sát trực tiếp, một số nhà khoa học đã từ chối tin vào chúng trong hơn 100 năm sau khi Bảng khối lượng của Dalton được công bố. Tình trạng này kéo dài cho tới tận năm 1908, khi nhà vật lý Jean Perrin đưa ra bằng chứng thí nghiệm về sự tồn tại của chúng. Một thời gian dài sau đó, các nguyên tử của Dalton vẫn được thừa nhận rộng rãi như là công cụ minh họa thuận tiện cho các nhà khoa học. Chẳng hạn, một trong những học sinh trung học đã kết luận: “Nguyên tử là những súc gỗ vuông do ông Dalton phát minh ra”.

Bản thân Dalton không nằm trong dòng chảy chính của khoa học hóa học thế kỷ 19. Ông là mẫu hình của một nhà nghiên cứu nghiệp dư, với đủ mọi sở thích, từ khí tượng học tới khả năng phân biệt màu sắc. Ông cũng là một người mù màu. Dalton dạy hóa học nhưng lại không hề có kinh nghiệm về các nghiên cứu trong lĩnh vực này. Có lẽ chính điều đó đã cho ông niềm tin để thực hiện một bước đi vừa táo bạo vừa đơn giản: vẽ nguyên tử. Ông giả định một nguyên tố hóa học có thể được minh họa như những ký hiệu vòng, gồm các nguyên tử thành phần của nó. Vì thế, các hợp chất sẽ là tập hợp của các ký hiệu này.

Cũng vào thời kỳ đó, các nhà hóa học đã có thể đo tỷ lệ khối lượng của các nguyên tố khác nhau trong một hợp chất. Để chuyển đổi những đo đạc đó thành tỷ lệ nguyên tử, họ cần biết khối lượng chính xác của mỗi nguyên tử. Hydro là nguyên tử nhẹ nhất, vì thế Dalton đã suy ra khối lượng tương đối của các nguyên tử khác theo hydro.

Những kết quả này được ông công bố trong Bảng khối lượng các nguyên tử. Tuy nhiên, rất nhiều tính toán của ông mắc sai lầm: chẳng hạn, ông cho rằng nguyên tử oxy nặng gấp 8 lần nguyên tử hydro, nhưng thực tế, nó nặng gấp 16 lần. Về sau, các nhà khoa học cẩn thận hơn, đặc biệt là nhà hóa học Thụy Điển Jacob Berzelius đã sửa chữa những sai lầm này.

B.H. (theo Nature)